三极管及其放大电路详解
三极管及其放大电路详解
三极管（BJT）是电子工程中一种重要的半导体器件，广泛应用于放大电路中。本文将详细介绍三极管的结构、工作原理以及基本共射极放大电路的组成和工作原理。
一、三极管（BJT）简介
1.1 结构简介
三极管（Bipolar Junction Transistor，BJT）是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件。其结构特点包括基区很薄、掺杂浓度很低，发射区比集电区的掺杂浓度高，集电区的面积比发射区大。
1.2 工作原理
根据发射结和集电结所受的偏压不同，BJT有四种工作状态：饱和、放大、倒置和截止。在放大状态下，发射区向基区扩散载流子，形成发射极电流；载流子在基区扩散与复合，形成复合电流；集电区收集载流子，形成集电极电流。
BJT的放大作用主要依靠发射极电流通过基区传输到集电极实现。实现这一传输过程的两个条件是：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄；发射结正向偏置，集电结反向偏置。
1.3 主要参数
BJT的主要参数包括电流放大系数、极间反向电流和极限参数。其中，电流放大系数反映了三极管的放大能力；极间反向电流反映了三极管的漏电流情况；极限参数则包括反向击穿电压、集电极最大允许电流和集电极最大允许功率损耗等。
温度对BJT参数有显著影响。温度每升高10℃，反向饱和电流约增加一倍；温度每升高1℃，电流放大系数值约增大0.5%~1%。
二、基本共射极放大电路
2.1 组成
基本共射极放大电路由三极管、直流电源、电阻和电容等元件组成。直流电源通过电阻给三极管的发射结提供正偏电压，并产生基极直流电流。直流电源通过电阻，并与之配合，给集电结提供反偏电压，使三极管工作于放大状态。电阻的另一个作用是将集电极电流的变化转换为电压的变化，再送到放大电路的输出端。
2.2 工作原理
放大电路的工作状态分为静态和动态两种。静态时，电路中的电压、电流都是直流量，需要设置合适的静态工作点以保证三极管始终工作在放大区域。动态时，输入正弦信号后，电路将处在动态工作情况，此时三极管各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。
2.3 静态工作点的稳定问题
温度对静态工作点有显著影响。为了提高放大电路的稳定性，可以采用基极分压式射极偏置电路。这种电路通过增加电阻和电容等元件，可以有效减小温度变化对静态工作点的影响。
三、放大电路模型及主要性能指标
3.1 放大器的符号
放大器的符号通常用A表示，如下图所示：
3.2 主要性能指标
放大器的主要性能指标包括输入电阻、输出电阻和增益。增益反映了放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。增益的值可能为负，但这仅代表输入输出的方向不同，而增益的大小仅取决于增益的绝对值。
3.3 放大电路模型
放大电路模型主要包括电压放大模型和电流放大模型。电压放大模型主要用于放大电压信号，而电流放大模型则主要用于放大电流信号。